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    南京工業(yè)大學(xué)陳蘇團隊《德國應化》:光子晶體及其微流控組裝最新研究成果
    更新時(shí)間:2019-08-23 瀏覽數:次
    光子晶體是具有周期性介電結構及光子帶隙的人工設計與制造的晶體。通過(guò)設計晶體及其器件,可達到控制光子運動(dòng)之目的。因此,基于光子晶體光子禁帶材料的出現,使信息處理技術(shù)的“全光子化”和光子技術(shù)的微型集成化成為可能,極可能在未來(lái)導致一次信息技術(shù)革命,其影響可能與當年半導體技術(shù)相比肩。然而,目前人造光子晶體材料存在品種與制備方法單一,傳統的光子晶體膜主要以聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及二氧化硅(SiO2)組裝而成,由于它們具有較高的成膜溫度以及構筑單元之間較弱的組裝作用力,致使光子晶體膜易于開(kāi)裂、色彩飽和度差,從而導致其熒光增強效率低下,成為此領(lǐng)域極富挑戰的課題之一。

    近日,南京工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院及材料化學(xué)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗室陳蘇教授課題組在國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目(21736006)和國家重點(diǎn)研發(fā)計劃(2016YFB0401700)、江蘇省高校優(yōu)勢學(xué)科建設工程、材料化學(xué)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗室基金的支持下,開(kāi)發(fā)了一種高疏水的P(t-BA)光子晶體新方法。此方法巧妙利用疏水單體制備的聚合物微球,其內在的疏水力可驅動(dòng)高質(zhì)量光子晶體材料的組裝,解決了光子晶體膜難以大面積施工、熒光增強效率低及易開(kāi)裂等難題。該研究成果以Hydrophobic Poly(tert-butyl acrylate) Photonic Crystals towards Robust Energy-Saving Performance為題發(fā)表在國際化學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《Angewandte Chemie International Edition》(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 2–11)上。

    研究發(fā)現一種玻璃化溫度低的軟單體:丙烯酸叔丁酯單體(t-BA, Tg=43℃),通過(guò)無(wú)皂乳液聚合的方法制備出P(t-BA)乳液;由于P(t-BA)分子鏈中具有疏水的叔丁基團,該疏水基團在P(t-BA)乳液組裝的過(guò)程中能夠提供一種疏水的自組裝驅動(dòng)力,從而誘導P(t-BA)的光子晶體膜具有大面積不開(kāi)裂、結構色明亮及優(yōu)異的疏水性能;同時(shí),該光子晶體膜具有極高的熒光增強效率(熒光增強效率高達10倍)。此外,還巧妙地利用微流控技術(shù)在磁場(chǎng)誘導下實(shí)現光子晶體微球和Janus微球的微流控組裝與構筑,并應用于磁控顯示器件上。該研究獲得審稿人高度評價(jià):“This work is interesting, especially, authors reported aultra-hydrophobic poly(tert-butyl acrylate) (P(t-BA)) photonic crystals (PCs) with relatively lower glass transition temperature (Tg), large areacrack-free, excellent hydrophobic property and brilliant structure color. Suchmethod will guide the construction and development of a new kind of polymer PCs.”此基于疏水基團誘導光子晶體組裝的成果對光子晶體自組裝規律和新型光子晶體的設計提供了新思路,也拓展與豐富了多維度功能材料組裝的制備手段,為光子晶體材料在工業(yè)領(lǐng)域應用提供了可能。課題組在此領(lǐng)域近二年發(fā)表了一系列光子晶體與微流控的研究成果分別發(fā)表在國際重要刊物上(Mater. Horiz. 2019, 6, 90-96. ACS Photonics. 2018, 6, 116-122. Small Methods. 2018, 1800104; Nanoscale 2018, 10, 19147-19153; J. Mater.Chem. C, 2018, 6(30): 8187-8193.)。標志了陳蘇教授課題組在光子晶體的構筑與微流控組裝領(lǐng)域邁上新臺階。

    全文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201907464
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